內蒙古京海煤矸石發電責任有限公司2x330 MW電站工程是京蒙“十一五”重點合作項目之一，也是目前國內乃至世界上已投產的最大循環流化床。兩臺機組分別于2010年8月2日和10月4日，順利地通過168 h滿負荷試運，投入了商業運營。自投產以來，兩臺機組運行穩定，調峰能力強，燃燒穩定性較好。由于這種大型循環流化床結焦的情況對于燃煤鍋爐不常見，為此重點介紹一下2010年8月11日，該公司l號爐發生低溫結焦而被迫停爐的事故，從而為正確處理大型化循環流化床鍋爐結焦提供參考。
1、設備介紹
循環流化床鍋爐燃燒作為一種潔凈煤燃燒技術，是一種介于煤粉爐懸浮燃燒和鏈條爐固定燃燒之間的燃燒方式。該公司一期工程2×330 MW機組鍋爐為東方鍋爐廠生產，鍋爐型號DC1177/17.4 -Ⅱ1，系循環流化床、亞臨界、單爐膛、一次中間再熱自然循環汽包爐。鍋爐主要由1個膜式水冷壁爐膛、3個汽冷式旋風分離器、3個“U”型回料閥、1個汽冷包墻包覆的尾部對流煙道(HRA)組成。采用水冷單布風板爐膛結構，小直徑鐘罩式風帽。富通新能源生產銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒顆粒機、木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料，同時我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料出售。
鍋爐共布置10個給煤口，全部布置于爐前，在前墻水冷壁下部收縮段沿寬度方向均勻布置。爐膛底部是由水冷壁管彎制圍成的水冷風室，水冷風室兩側布置有一次熱風道，進風型式為從風室兩側進風，空預器一二次風出口均在兩側，爐膛下部左右側的一次風道內分別布置有2臺點火燃燒器，6個排渣口布置在爐膛后水冷壁下部，分別對應6臺滾筒式冷渣器。
在爐膛上部后墻布置3個內徑8.5 m的汽冷式旋風分離器，每個汽冷式分離器回料腿下布置一個回料閥，回料閥為氣力式自平衡型，回料器采用一分為二的形式，流化風由高壓流化風機供給。尾部采用雙煙道結構，前煙道布置了3組低溫再熱器，后煙道從上到下依次布置有2組高溫過熱器、2組低溫過熱器，向下前后煙道合成一個，順煙氣流動方向依次布置有2組螺旋鰭片管式省煤器和臥式空氣預熱器，空氣預熱器采用光管式，一、二次風道分開布置，沿爐寬方向雙進雙出。
2、結焦過程
2.1運行工況
2010年8月8、9日期間．1號機組運行工況：ccs（協調控制系統）投入運行，負荷維持在185MW，給煤量150t/h．水冷風室壓力12.5 kPa，床壓維持在9 kPa，床溫維持在830℃，爐膛出口溫度710℃，氧量5%，排煙溫度150℃，一次風量維持235 km3/h（臨界流化風量180 km3/h）。
2.2結焦現象和過程
2.2.1結焦現象
結焦前鍋爐出現了5次爐膛負壓波動大的現象，波動值分別為-723 Pa、一l 090 Pa、- 661Pa、-627 Pa、-1110 Pa，有2次觸發引風機自動切至手動，引風機自動聯跳二次風機自動，導致ccs切至功率回路運行（該公司熱工邏輯規定爐膛負壓波動超過-1000 Pa，引風機自動切至手動）。靠近前墻有2個床溫測點溫度有升高現象，最高溫度分別達到1110℃和l206℃。鍋爐床溫溫升率在沒有進行大的調整的情況下有4次大的波動，分別達到12.I℃/min、6.12℃／min、6. 26℃/min、7.32℃/mln。6臺冷渣器陸續有輕微下渣不暢、堵渣的褒象。
2.2.2結焦過程
(1)8月IO日，1號機組ccs投人運行，負荷維持在200 MW，給煤量160 t/h，水冷風室壓力13 kPa，床壓維持在8,5 kPa，床溫維持在840℃，爐膛出口溫度740℃，氧量5%，排煙溫度155℃，一次風量240 kNm'/h。引風機有2次大的波動分別為-868 Pa和- 523 Pa。床溫溫升率有2次大的波動分別為7.1℃/min和7.2℃/min。6臺冷渣器接連出現排渣不暢的問題，經捅渣處理后，從冷渣器事故放渣管放出多子L易碎的低溫焦塊，僅有2、3、5號冷渣器能堅持排渣。
(2)8月11日，由于只有3號冷渣器能正常排渣，其它冷渣器堵渣，1號機組因為床壓高開始降負荷運行，具體時間、負荷和床壓之間的對應關系，如表l所示。
2.3結焦檢查情況
8月12日，l號爐低溫結焦停爐冷卻后，專業人員到爐內進行了全面檢查，拍攝了具有典型意義的焦塊照片，如圖l所示。
爐內低溫結焦檢查情況匯總如下：
(1)打開爐膛人孔檢查發現床面沒有大的高低不平現象，床面平整度在正常范圍內，床料厚度達到1100mm(正常運行時床料厚度為850mm)。
(2)床面沒有發現大面積的成片焦塊。
(3)床料清理過程中發現，在水冷布風板以上200 mm的厚度都是大的顆粒，直徑都在30mm左右，最大可達50 mm。
(4)床料內發現了直徑在300mm的疏松的帶有許多嵌入的未燒結顆粒的低溫焦塊，焦塊的數量有30塊左右，形狀大小不一。
(5)床料內有部分脫落澆注料，經查是給煤口和二次風口的澆注料脫落所致，這些脫落的澆注料卡在風帽和風帽之間，使床面內四處區域不能很好的流化。
(6)下二次風口變形嚴重，前后墻下二次風口都有不同程度的變形，較嚴重的已由原來的圓筒形變成波浪形。
(7)爐膛內給煤口有3個變形嚴重，下部鐵板已翹起，多數給煤口周圍有很嚴重的積碳、結焦現象。
(8)有5個風帽脫落，30多個風帽松動。
(9)冷渣器下渣口被焦塊和大的床料顆粒堵塞。
3、低溫結焦的原因分析
(1)停爐后檢查發現，大顆粒的床料過多，厚度達到200mm，容易使流化不均形成低溫焦。
(2)床壓過高，設計床壓為7 965 Pa，正常運行時床壓一直維持9 kPa左右，加之后來排渣困難，床壓一直維持在11kPa居高不下。
(3)每臺給煤機的4路播煤風管變形嚴重，導致播煤風量和風壓不足，爐膛內的下煤口不能很好地將煤播散到爐膛內，大量的煤存積在給煤口附近，形成焦塊。
(4)爐內給煤口和下二次風口澆注料脫落，造成局部流化不良而結焦。
(5)石灰石的投入也加劇了形成低溫焦的過程，尤其在低負荷和床料局部流化不好的情況下，石灰石的煅燒會吸收附近床料的熱量，在這個過程中極易形成低溫焦。
(6)我公司一次風量一直保持在220 km3/h以上，遠大于180 km3/h的臨界流化風量，正常的物料流化可以保證，但清理床料發現有幾處因澆注料脫落而使部分區域很難流化的情況。這些部位供風不足，床溫偏高，物料產生粘結，從而容易形成焦塊。
(7)布風板阻力較低（一般布風板阻力應為整個料層阻力的25~30%，該公司布風板阻力特性試驗正在核算中），布風不均，致使爐內流化不良從而形成焦塊。
(8)檢查返料器發現內部有澆注料脫落現象。機組正常運行時返料器的料位經常波動，返料器的溫度在高負荷時偏差較大，在低負荷的時候偏差較小。分離器的出口溫度和分離器差壓正常運行時也有偏差。分析認為返料量的偏差也是導致爐內局部床溫過高結焦的原因之一。
(9)風帽的脫落和松動造成布風板布風不均，部分料層流化不好形成焦塊。
(10)燃煤、床料熔點太低，在床溫較低水平下就可導致結焦。
4、結焦的處理
(1)預防是處理結焦的最好辦法。
(2)盡量在焦塊形成的早期通過各種參數的變化來判斷是否結焦，做到早發現，早處理。
(3)如果確定爐內已經結焦，應大幅度的加、減一次風量，通過一次風量的波動來打散焦塊，處理鍋爐結焦時應盡量保持較高的一次風量。
(4)加強排渣，加大床料置換，把流化不好的床料和焦塊及時排出。
(5)適當降低床溫，特別是啟動過程中，投煤時應防止床溫急劇上升，特別是局部床溫的嚴重超溫。
(6)適當加大下二次風，減少上二次風，進而增大一次風的穿透力達到打散焦塊的目的。
(7)及時化驗煤質情況，加強煤質調配和管理。
(8)在低負荷時盡量減少石灰石的投入量，防止二次結焦。
(9)經調整后結焦仍無改善，應果斷請示停爐。
(10)停爐過程中應加大排渣量，為再次啟動爭取時間。
5、預防低溫結焦的措施
作為國家重點推廣的新型、高效、低污染、清潔燃燒技術，循環流化床鍋爐結焦困擾不容忽視。不論是哪種原因引起的結焦，一旦焦塊在床料中存在，隨著時間的推移焦塊將會越來越大，造成流化困難，堵塞排渣管，最后被迫停爐。它產生的嚴重后果不但給公司造成了重大的經濟損失，而且還帶來了重大的安全隱患。這就要求運行人員要有較好的綜合判斷能力，時刻注意各種參數的變化，做好運行分析，盡量做到早發現，早處理。具體預防措施如下：
(1)保持床溫在790℃~920℃范圍內，嚴禁床溫接近煤的變形溫度。
(2)合理調節一、二次風配比，保證一次風量大于臨界流化風量。
(3)在投煤停油過程中，應緩慢加煤，使床溫平緩升高，嚴格控制床溫溫升率在規定范圍內。
(4)嚴格控制啟動床料的含碳量和鈉、鉀含量，保證啟動床料的顆粒度在規定范圍內。
(5)在鍋爐停爐時應盡量將床料中的殘煤燃燼。
(6)及時了解煤的特性，控制煤的粒度在規定范圍內。
(7)鍋爐點火初期投煤時應用脈動投煤的方式，即啟動對稱2臺給煤機并將其出力調至最小6 t/h，運行5 min后停止給煤，監視氧量和平均床溫以建立一個總體時間趨勢概念。在頭幾分鐘時間里，平均床溫會有所下降，隨后再升高，而氧量一開始維持不變，隨后在平均床溫升高之前，開始減小，根據這種趨勢重復上述脈動給煤步驟。
(8)低負荷運行時，應加強石灰石投入后床溫的變化，防止局部床溫過低而結焦。
(9)應盡量縮短鍋爐啟動時間，油煤混燒時間過長，如調整不當極易發生結焦，尤其投煤初期煤油混燒階段，大量的煤投到爐內不能完全燃燒，很容易和未燃的油粘在一起形成局部高溫。要求點火初期當床溫達到投煤溫度時，應立即投煤，燃燒穩定后果斷斷油。
(10)在啟動初期，盡量減少返料器流化風量，待自平衡建立后再增大流化風量，這樣可以保證啟動過程中床溫不會飛升，便于控制。
(11)機組正常運行調整時，盡量遵守“先加風，再加煤，先減煤，后減風”的負荷調整原則，防止因調整過程中長時間的風煤配比不當而結焦。
(12)在下層播煤口增加了2路播煤風，更能充分保證播煤效果和播煤的均勻性。
(13)每次點火啟動前應檢查爐內床料粒度分布及風帽的損壞情況，同時點火前應做流化質量及臨界流化風量試驗，如清空床料還應測定布風板阻力，為正常運行提供參考依據。富通新能源生產銷售的生物質鍋爐以及木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料是客戶們不錯的選擇。
6、結束語
循環流化床鍋爐低溫結焦有著多方面的主客觀原因，力求不斷地優化整體設計，解決結構隱患，提高運行人員大型CFB鍋爐技術的理論水平，同時多借鑒同類機組的運行經驗，分析產生結焦的原因，對癥處理，在實踐中不斷積累操作經驗，嚴格執行各項防止結焦的技術措施，循環流化床鍋爐的結焦是可以控制和防范的。
